混凝土在弯曲应力作用下碳化进程的研究

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发布时间：2021-09-25

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混凝土在弯曲应力作用下碳化进程的研究
武卫平 ’。李克非
(1．北京远通水泥制品有限公司，北京 102202；2．清华大学土木工程系教育部工程安全与耐久重点实验室，北京 100084)
摘要：研究了混凝土试件在弯曲应力作用下截面的碳化进程以及碳化深度与裂缝几何形态的相关关系。研究结果表明：在弯曲应力作
用下，截面开裂部分的碳化深度明显高于未开裂和受压区的碳化深度，但裂缝内部的碳化深度与裂缝的表面张开宽度并无明显相关关系，
试验数据统计结果显示裂缝对碳化深度的放大系数为 2．08。同时比较了弯曲裂缝内部碳化深度测量值与 Schiessl裂缝碳化模型的预测
值，并从机理角度分析了两者的区别和各自的工程应用范围。
关键词：混凝土；弯曲应力；裂缝；碳化深度；耐久性
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(201 1)10—0010—03
Carbonation depth of concretes subjected to compression and flexure stress
W U W ei-ping ．LIKe—fei
(1．BeijingYuantongCementProductsCo．，Ltd．，Beijing 102202，China；
2．KeyLaboratoryofStructure SafetyandDurability ofChinaEducationMinistry，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)
Abstract： The carbonation processes ofconcretes subjected to section flexural stress．The results show that，under flexural stress was investigated，
th e carbonation depth in concrete cracks is much larger than the uncracked part and compression part in the same section，but no clear correlation is
observed between the crack opening with and the carbonation depth．The statistical ofall carbonation depths gives a m agnification coeffi cient of2．08
for carbonation depth in cracks．Furthermore．the experimental data ofcarbonation depth in cracks are compared with the prediction ofSchiessl modelforcrackcarbonation，andthedifferenceisdiscussedinterm softhe crackcarbonationmechanism sandtheirengineeringapplications．
Key words： concrete；flexural stress；crack；carbonation depth；durability
0 引言
结构混凝土材料由于自身的各种收缩和外部力学荷载作
用下会产生可见与不可见的裂缝[11。裂缝的存在使混凝土材料
从连续介质成为非连续介质，使外部的侵蚀性介质更加容易侵
入材料内部，因此对材料以及工程结构的长期耐久性有重要影
响『2_]]。裂缝控制是结构耐久性的基本控制指标之一HI习，因此定
量界定裂缝对耐久．过程的影响显得尤为重要。近年来，有关裂
缝对混凝土材料耐久性的定量影响有一些报道的成果㈣，但对
于裂缝对耐久性过程的定量影响尚未形成统一的认识。混凝土
的碳化可导致内部钢筋锈蚀，其过程由CO 在混凝土中的迁移
过程主导，裂缝的存在会明显影响 CO 的迁移过程。本课题以
力学裂缝为研究对象，研究在弯曲荷载作用下混凝土截面开裂
后的碳化行为，研究结果可望为定量界定混凝土构件弯曲裂缝
对碳化进程的影响提供定量的依据。
1 试验设计
1．1 混凝土材料
试验用混凝土的配合比见表 1，不同龄期抗压强度测试结果
见表 2。
收稿日期：2011_J04_24
基金项目：交通部西部科技项目(20063 1 822302—04，20063 1 822302．06)
· l0 ·
表 1 混凝土配合比
3 d 7 d 28 d 60 d
测定值平均值测定值平均值测定值平均值测定值平均值
1．2 试验过程
制作 100 mmxlO0 mmx400 mill棱柱体试件，为控制截面开
裂宽度每个试件一侧放置直径 10 IIIlTI钢丝两根，钢丝距表面距
离为20 miYl。共制作 18块试件，分为 3组，每组 6块；每两块由
钢件连接、固定成为一个弯曲损伤组合试件(见图 1)，A、B为
每对弯曲组合的两个试件，每组有 3个弯曲组合件。棱柱体试件